Cần giúp tính toán điện trở cho cơ sở bóng bán dẫn

Tôi có 3 rơle ô tô 12VDC / 40A ( bảng dữ liệu ) mà tôi muốn sử dụng với Arduino của mình. Dựa trên hướng dẫn tôi đang theo ( liên kết ) tôi cần bóng bán dẫn, điện trở và diode. Tôi không phải là kỹ sư điện do đó tôi không chắc về các bộ phận và tính toán tôi đã thực hiện.

Để bắt đầu, điện trở cuộn dây rơle là 90 + -10% Ohm trên mỗi biểu dữ liệu. Vì vậy, tôi tiến hành bằng cách tính toán dòng chảy hiện tại.

Điện áp = Điện trở * Hiện tại

Hiện tại = Điện áp / Điện trở

Hiện tại = 12V / 90

Ohm hiện tại = 133mA

Đối với bóng bán dẫn tôi có thể nhận được 2N3904 hoặc 2N4401. Tại thời điểm này tôi phải tính toán điện trở cho cơ sở của bóng bán dẫn. Trong hướng dẫn như sau

hfe = Ic / Ib

Ib = Ic / hfe

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

R 1 = U / Ib

R 1 = 5V / 0,0004 A

R 1 = 12500 Ohm

Bảng dữ liệu 2N3904 cho biết H (fe) là 30-300 khi lc = 100mA (của tôi là 130mA) và Vce = 1V. Tại thời điểm này tôi không biết chuyện gì đang xảy ra, vì vậy tôi cần sự giúp đỡ.

Chỉnh sửa: Đây là những gì tôi đã kết thúc với. RLY1 trong hình là 12VDC / 40A ( liên kết )

Hãy thiết kế cho trường hợp xấu nhất, đó là một thực hành tốt.

$Ic = 133\text{mA}$

$h_{FE} = 30$

Bạn có thể tính toán Ib ngay bây giờ:

$I_b = \dfrac{I_c}{h_{FE}} = \dfrac{133\text{mA}}{30} = 4.43\text{mA}$

$V_{BE,SAT} = 0.95$

Bây giờ hãy tính điện trở chuỗi cơ sở. Điều này bằng với điện áp trên điện trở, chia cho dòng điện qua nó. Dòng điện qua điện trở giống như dòng cơ sở. Điện áp trên nó là điện áp đường ray (5V) giảm bởi điện áp từ cơ sở đến cực phát của bóng bán dẫn V (CE, sat).

$R_B = \dfrac{U_{R_b}}{I_b} = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B} = \dfrac{5 - 0.95}{4.43/1000} = 913\Omega$

Với tất cả các trường hợp kỹ thuật tồi tệ nhất ở đây, lần đầu tiên, hãy làm tròn nó với giá trị điện trở E12 gần nhất là 1kΩ (hoặc 820Ω cho kỹ thuật trường hợp xấu nhất, nó sẽ hoạt động với cả hai).

Bạn đúng ở chỗ cuộn dây rơle dường như cần 133 mA danh nghĩa. Tuy nhiên, đó không phải là trường hợp xấu nhất và giả sử 12 V được áp dụng trên cuộn dây. Tuy nhiên, đó là một nơi tốt để bắt đầu, sau đó chúng tôi sẽ đưa vào hệ số 2 lề sau.

Giả sử mức tăng được đảm bảo tối thiểu của bóng bán dẫn bạn sẽ sử dụng là 50. Điều đó có nghĩa là dòng điện cơ sở cần ít nhất là 133 mA / 50 = 2,7 mA. Nếu đầu ra kỹ thuật số của bạn là 5 V, thì sẽ có khoảng 4,3 V trên điện trở cơ sở sau khi tính đến mức giảm BE của bóng bán dẫn. 4,3 V / 2,7 mA = 1,6 kΩ. Để lại một số lề, sử dụng khoảng một nửa số đó. Giá trị chung của 820 phải tốt.

Bây giờ kiểm tra lại để xem những gì đầu ra kỹ thuật số phải cung cấp. 4,3 V / 820 = 5,2 mA. Nhiều đầu ra kỹ thuật số có thể nguồn đó, nhưng bạn cần kiểm tra xem đầu ra của bạn có thể. Nếu không thể, bạn cần một cấu trúc liên kết khác.

Vì bạn đang sử dụng bóng bán dẫn trong cấu hình chuyển mạch bão hòa, sẽ ổn nếu bạn bơm thêm dòng điện cơ bản vào bộ phận so với thực tế cần thiết cho lượng dòng thu mà bạn định chìm qua thiết bị từ cuộn dây rơle.

Đó là giới hạn thực tế đối với dòng cơ sở tối đa mà bạn có thể tiêm trong trường hợp 2N3904 / 2N4401. Giới hạn đó không phải lúc nào cũng được nêu rõ ràng trong các bảng dữ liệu cho các bộ phận nhưng tôi có thể nói với bạn từ kinh nghiệm nó nằm trong phạm vi 5-> 6 mA.

Đối với thiết kế chuyển mạch, bạn có thể muốn lập kế hoạch cho Hfe được bảo đảm tối thiểu cộng với tiền ký quỹ. Vì vậy, giả sử bạn chọn 25 là trường hợp xấu nhất làm việc Hfe. Với dòng thu cần thiết là 133mA và Hfe 25 sẽ dẫn đến dòng cơ sở hoạt động là 5,32mA. Điều này dường như là trong khu vực OK cho các loại bóng bán dẫn.

Có vẻ như bạn có ý định lái cơ sở từ tín hiệu 5V. Với Vbe danh nghĩa là 0,7V khiến bạn giảm 4.3V trên điện trở cơ sở. Điện trở giới hạn dòng điện tới 5,32mA ở 4.3V là khoảng 800 ohms. Sử dụng một điện trở cơ sở giá trị tiêu chuẩn 820 ohm.

Lưu ý cuối cùng. Nếu bạn đang lái trực tiếp điều này từ chân đầu ra MCU, MCU có thể không thể cấp nguồn 5,32mA ở mức đầu ra 5V. Do đó, đầu ra MCU sẽ giảm xuống một số từ 5V. Điều này sẽ làm giảm dòng điện cơ bản một số nhưng vì chúng tôi đã tính toán sử dụng trường hợp xấu nhất Hfe, ổ đĩa rơle vẫn sẽ hoạt động cho hầu hết các bóng bán dẫn mà bạn sẽ lấy ra khỏi túi.

$h_{fe}$

$h_{fe}$$\mu A$$\mu A$

Tuy nhiên, bạn cần phải làm việc nếu mạch điều khiển cơ sở có thể liên tục cung cấp dòng điện bạn quyết định. Một lần nữa, bảng dữ liệu sẽ thông báo cho bạn và bạn không muốn đi quá gần con số này nếu không bạn có thể làm giảm độ tin cậy của chip.

Có một sự xem xét khác nữa. Rất nhiều thiết bị CMOS sẽ nói rằng có dòng điện đầu ra tối đa là (giả sử) 20 mA NHƯNG họ cũng sẽ nêu rõ dòng điện tối đa là 100 mA. Điều này tốt nếu chip đang lái 3 đầu ra nhưng nếu chip là bộ đệm bát phân. Kiểm tra thực tế đầu ra hiện tại trên mỗi pin VÀ kiểm tra hai lần về nguồn cung cấp điện - có thể có một giới hạn về điều này ngăn tất cả các chân o / p đẩy ra 20 mA.

Ib = Ic / hfe (Phạt)

Ib = 0,03 A / 75 Ib = 0,0004 A => 0,4 ​​mA

Hừm! Ic = .13 A không phải 0,03 và tôi sẽ mất khoảng 50, thay vì 75. (nói chung các bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ có ít nhất mức tăng này) Điều này mang lại cho Ib = 0,0026 hoặc 2,6mA

Đối với đầu vào 5V, điện áp rơi trên điện trở đầu vào sẽ là 5 - 0,6V = 4,4V (hãy nhớ mức giảm của bộ phát cơ sở cần khoảng 0,6V trước khi bật bóng bán dẫn.) Điều này mang lại;

                Rb = 4.4/0.0026 = 1k7

Bây giờ đây thực sự là một giá trị tối đa cho điện trở cơ sở, vì vậy đã chọn điện trở giá trị tiêu chuẩn dưới mức này là 1k5 hoặc thậm chí 1k0.

Tôi muốn chia sẻ liên kết này, nó có thông tin tốt về việc sử dụng vi điều khiển để giao tiếp với thiết bị điện tử trong thế giới thực. Nhìn vào Phần 7 của Vi điều khiển interfacing Table of Contents